Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ОБЗОР ПРОБЛЕМЫ 8
1.1. Проблема техногенной вибрации 8
1.2. Методы прогнозирования уровней вибрации 9
1.3. Колебания свайных фундаментов 10
ГЛАВА 2. ИЗГИБНЫЕ КОЛЕБАНИЯ СВАИ 15
2.1. Основные соотношения динамической теории упругости 15
2.2. Дифракция упругих волн на цилиндрическом включении в сплошной изотропной среде 17
2.3. Постановка задачи изгибных колебаний сваи 9
2.4. Выбор модели для описания изгибных колебаний сваи 20
2.5. Изгибные колебания сваи при воздействии плоской волны 23
2.6. Выводы по главе 37
ГЛАВА 3. ПРОДОЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ СВАИ 38
3.1. Задание осевой симметрией .38
3.2. Постановка задачи продольных колебаний сваи 40
3.3. Продольные колебания бесконечного цилиндра в однородной изотропной среде 41
3.4. Выбор модели для описания продольных колебаний сваи 51
3.5. Решение задачи о продольных колебаниях сваи 3.5.1. Продольные колебания сваи при распространении однородных плоских волн вдоль оси сваи 56
3.5.2. Продольные колебания сваи при распространении неоднородных плоских волн вдоль оси сваи, 68
3.5.3. Продольные колебания сваи при распространении плоских волн под углом к оси сваи 76
3.6. Выводы по главе 91
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ СВАИ
ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ПОЕЗДОВ МЕТРОПОЛИТЕНА з
4.1. Задачи и состав экспериментальных исследований 92
4.2. Описание эксперимента и использованной аппаратуры 93
4.3. Результаты эксперимента 94
4.4. Выводы по главе 96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 97
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Введение к работе
Стремление к рациональному использованию городских территорий неизбежно приводит к развитию строительства высотных зданий. Высокая стоимость земельных участков в крупных городах мира диктует только один правильный путь - одновременно вниз (активное использования подземного пространства) и вверх (увеличение этажности застройки). Такой процесс сейчас наблюдается в г. Москве: построены высотные жилые комплексы «Триумф палас», «Алые паруса», офисное здание «Газпром» и др., проектируются многофункциональные комплексы «Россия» и «Федерация», высота которых составляет соответственно 648 м и 450 м.
В качестве основных типов фундаментов высотных зданий в настоящее время рекомендуются: свайные, комбинированные плитно-свайные и плитные, в том числе повышенной жесткости (коробчатые). В Москве фундаменты высотных зданий чаще всего проектируются свайными и плитно-свайныими. Это связано с тем, что материковые породы в Москве залегают довольно глубоко.
С другой стороны, крупные мегаполисы имеют широкую сеть транспортных магистралей. Кроме того, достаточно широко осваивается подземное пространство городов. Так, например, в Москве постоянно увеличивается количество станций московского метрополитена, существуют технологические линии, развиваются подземные коммуникации. Одновременно, в результате нехватки земельных участков, застраиваются территории вблизи железнодорожных путей, крупных автомобильных магистралей и технической зоны метрополитена. Поэтому очевидно, что проблема защита зданий от вибрации, возникающей при движении транспорта, стоит очень остро.
Необходимость и объем мероприятий но виброзащите здания осуществляется на основе сравнения прогнозируемых уровней вибрации и структурного шума в помещениях возводимого здания с допустимыми значениями уровней, приведенными в нормативных документах. В России основным документом, определяющим допустимые уровни вибрации в помещениях жилых и общественных зданий, являются Санитарные Нормы РФ [91, 91]. Кроме того, в г. Москве введены свои нормативные документы, регламентирующие допустимые уровни вибрации, такими нормами являются МГСН [61]. Если теоретически или экспериментально установлено, что нормируемый уровень для данной категории здания может быть превышен, необходимо предусмотреть соответствующие виброзащитные мероприятия. Поэтому задача обоснованного прогноза уровня вибрации в проектируемых зданиях, является чрезвычайно актуальной. Не смотря на то, что в течение многих лет в Москве значительная часть зданий проектируется со свайными фундаментами, в настоящее время нет методики прогноза уровней вибрации в зданиях при движении транспорта с учетом заглубленных конструкций фундамента.
Объектом исследования в представленной работе являются свайные фундаменты, подверженные действию волн техногенного происхождения, проходящих по грунту от источника к зданию.
Предметом исследования является волновое взаимодействие сваи, как основного элемента свайного фундамента, с грунтом при проходе по грунту волн техногенного происхождения.
Цель диссертационной работы заключалась в совершенствовании, на основе методов волновой механики, методики прогноза уровней вибрации конструкций зданий с учетом одного из основных типов заглубленных фундаментов - свайных фундаментов.
В соответствии с поставленной целью в работе были рассмотрены следующие задачи:
- волновое взаимодействие сваи с грунтом в системе «свая-грунт» при прохождении волн техногенного происхождения; - расчет колебаний свайных фундаментов при волновом воздействии техногенного происхождения, обеспечивающий достаточно надежные результаты; влияния геометрических и физических параметров сваи и частоты воздействия на параметры колебаний свайного фундамента. При решении этих задач было предусмотрено проведение экспериментальных исследований с цель подтверждения полученных теоретических данных, а так же выполнение опытно-промышленной апробации полученных в работе результатов по прогнозу уравнений вибрации в здании на конкретном объекте.
Методы исследования опирались на использование современных научных положений виброзащиты зданий и включали в себя как изучение научно-технической литературы по исследуемому вопросу, так и получение теоретических данных, осуществляемое с привлечением аппарата теории упругости, механики грунтов, динамики сооружений, а так же проведение экспериментов в натурных условиях и анализ теоретических и экспериментальных данных.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. В аналитическом виде получено решение задачи о колебаниях свайного фундамента при волновом воздействии техногенного происхождения.
2, Установлена степень влияния частоты воздействия, геометрических и физических параметров свайного фундамента на амплитуды его колебания.
Достоверность и обоснованность научных гипотез и полученных результатов определяются несколькими факторами: корректностью, с точки зрения строительной механики и механики сплошных сред, постановки задач; обоснованностью всех этапов расчета и использованием при этом апробированных методов теории колебаний и динамики сооружений; выполнением исследований с применением современного экспериментального оборудования. Кроме того, достоверность результатов подтверждается их
сопоставлением с имеющимися данными экспериментальных исследований.
Практическое значение. Разработана инженерная методика расчета колебаний свайного фундамента при действии волн техногенного происхождения, позволяющая осуществлять прогноз уровней вибрации в зданиях, установленных на свайных фундаментах.
Использование результатов работы. Результаты диссертационной работы применялись при определении прогнозируемых уровней вибрации в реконструируемом здании клинической больницы №20 им. К.А. Тимирязева.
Личный вклад автора состоит:
- в получении аналитических решений задачи о колебаниях свайных фундаментов при воздействии волн техногенного происхождения; в оценке влияния свайных фундаментов на прогнозируемые уровни колебаний конструкций зданий.
Результаты, приведенные в диссертации, получены соискателем лично при непосредственном влиянии научного руководителя. Эксперименты выполнялись соискателем при помощи и содействии фирмы ООО «ВИБРОСЕЙСМОЗАЩИТА», за что автор выражает ей благодарность.
